JACS：ThDP酶结合HAT实现苄基C-H键立体选择性官能团化

纳米技术

2025-05-15

氢原子转移（HAT）在生物学和化学领域占据C(sp³)-H化学键官能团化的重要机理，虽然HAT在合成领域具有应用前景，但是如何控制HAT介导C-H键官能团化的立体选择性仍然是个巨大的挑战。

有鉴于此，得克萨斯大学达拉斯分校Rudi Fasan等报道通过将硫胺素（ThDP, thiamine）依赖性酶的自由基催化活性与HAT结合，开发了立体选择性C(sp³)-H酰基化的光酶催化策略，这个反应未曾在自然界发现，也没有化学反应方法的报道。

本文要点：

（1）

这个反应能够对广泛的底物直接进行苄基C(sp³)-H键官能团化，生成立体结构富集的酮，立体选择性实现较好或者优异（最高达到96 % ee）。反应机理和光谱表征的结果能够支持该反应过程包括Breslow中间体衍生的自由基，并且展示了光催化剂和HAT试剂对于催化反应的关键作用，揭示特别的酶/光催化剂相互作用有助于催化反应的单电子过程。

（2）

进一步通过分子模拟，研究酶控制C-C偶联步骤的立体结构选择性，以及活性位点突变的影响。这项研究揭示了ThDP介导的酶催化剂与HAT结合，拓展了不对称C(sp³)-H官能团化转化反应。

参考文献

Yen-Chu Lu, Ronald D. Adukure, Satyajit Roy, Derek L. Chien, Matthew J. McGill, Sarthi Polara, G. Andrés Cisneros, Karl A. Scheidt, and Rudi Fasan*, Photobiocatalytic Enantioselective Benzylic C(sp³)–H Acylation Enabled by Thiamine-Dependent Enzymes via Intermolecular Hydrogen Atom Transfer, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.5c01642

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c01642